[發(fā)明專利]300、420kN等級懸式瓷絕緣子坯料原材料選用和配比方法

無效

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• 申請日: 2009-03-26
• 公開（公告）號: CN101514098A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發(fā)明（設計）人: 龔國洪;伍正平;謝玉敏;尹中舉;金行;趙莽原;代振華;尹祚瑩;王志宏;龔翼;劉世榮
• 申請（專利權）人: 中國科學院地球化學研究所;貴州畢節(jié)高原電瓷有限公司
• 主分類號: C04B33/04
• 分類號: C04B33/04;C04B33/26;H01B3/12
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技術領域

本發(fā)明涉及一種硅鋁酸鹽材料，特別適用于300、420kN(千·牛頓)等級交流輸電線路用懸式瓷絕緣子坯料原材料選用和配比方法。

背景技術

隨著我國“西電東送、全國互聯(lián)、南北互供”的戰(zhàn)略實施，國家對超高壓、特高壓技術發(fā)展及相配套設備國產(chǎn)化的高度重視，未來我國高噸位、大容量遠程輸電線路越來越多，300、420kN等級懸式瓷絕緣子未來的需求量也隨之增大。據(jù)有關部門統(tǒng)計：國內(nèi)對高強度懸式瓷絕緣子的年需求量在千萬噸左右。

懸式瓷絕緣子是一種由多種粘土類原材料混合、近20種礦物組成、經(jīng)復雜的工藝制備和燒結而成的硅鋁酸鹽材料，瓷體以玻璃相為主，結晶相有剛玉、莫來石、石英和長石等。它以其耐高壓、耐酸、抗腐蝕和強度高等被用于輸電線路，被稱之為輸電線路的“生命線”。

瓷絕緣子其核心是絕緣和支持，無論是有機還是無機材料的絕緣子其任務均相同。絕緣任務基本上是與輸電線路周圍空氣共同完成。所以在國標及國際電工委(IEC)對絕緣子型式檢驗時最關心的是某一個強度等級能在何等條件下起到絕緣作用，即絕緣破壞。瓷絕緣子在輸電線路運行過程中，電場強度升到某一個值時絕緣就會被破壞，稱之為絕緣被擊穿或者放電。瓷絕緣子其瓷質(zhì)為脆性材料，在輸電線路中承受壓應力的強度是承受拉應力的數(shù)十倍，而且受力是多方面的，有輸電導線的重量、張力、復冰重量、風力、振動和電動力等。對瓷絕緣子而言，必須具備較高的強度如：抗彎強度、抗拉強度和機電破壞負荷等等，更多的強度是與機電性能同時作用，通常是用機電破壞試驗來考核瓷絕緣子的強度，絕緣子的瓷質(zhì)性能取決于原材料種類的選擇和工藝。

現(xiàn)有的瓷絕緣子制造工藝中，對高強度瓷絕緣子坯料原材料的選用，通常遵循或參考行業(yè)推薦的山西左云粘土(附圖1)，該粘土X-射線衍射(XRD)檢測表明：以高嶺石、石英為主，少量礦物有蒙脫石、伊利石、角閃石、銳鈦礦、長石、鐵礦物等，主礦物高嶺石和石英的總含量已達85～90％，且石英含量較高，含量在20～40％。高嶺石和石英的主成分SiO₂和Al₂O₃是生產(chǎn)電瓷絕緣子的主要成分。而含量少的礦物除伊利石和長石外，其它礦物尤其是蒙脫石、綠泥石、鐵礦物等的含量小于5％。但從礦物成因來說，產(chǎn)地不同粘土原料中礦物種類和含量差異較大。左云粘土雖好但儲量有限，如果異地尋求與左云粘土完全相同的物相、成分和綜合指標的粘土是不可能的。以電瓷絕緣子的年需求量上千萬噸估算，僅使用左云粘土遠不能滿足國內(nèi)各電瓷廠家的需求，而且該原料目前已趨于枯竭。還有行業(yè)人士深知，在國內(nèi)曾有企業(yè)由于對原材料的選用不適而導致產(chǎn)品在多條輸電線路中抗污染和絕緣性能差發(fā)生重大安全事故，給國家和所在的用電區(qū)域造成重大經(jīng)濟損失。

因此，合理選用原料和異地解決高強度電瓷絕緣子坯料原材料屬地化，已成為電瓷制造業(yè)的當務之急。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是針對高強電瓷坯料原材料的緊缺，選用高嶺石型粘土(附圖2)、高嶺石型坩土(附圖3)、石英型粘土(附圖4)和高嶺石加絹云母型粘土(附圖5)等原料。其中高嶺石型粘土(或坩土)有別于左云粘土，石英含量較低，僅有10～20％。用這些粘土作為高強電瓷坯料原材料可滿足其瓷絕緣子的機電性能，燒結出300、420kN等級交流輸電線路用懸式瓷絕緣子。

為解決上述技術問題，本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)：

首先，選用主成分為SiO₂和Al₂O₃的高嶺石型粘土、高嶺石型坩土、石英型粘土、高嶺石加絹云母型粘土作為300、420kN等級交流輸電線路用懸式瓷絕緣子坯料原材料。以XRD檢測得知：高嶺石型粘土的物相組成：以高嶺石為主，高嶺石含量85～90％，石英含量僅有5～10％，絹云母含量5～10％。少量礦物有蒙脫石、角閃石、銳鈦礦、長石、三水鋁石、方解石、鐵礦物和非晶質(zhì)等；高嶺石型坩土的物相組成：以高嶺石為主，高嶺石含量90％以上，石英含量僅有1～5％，絹云母含量1～5％。少量礦物有蒙脫石、綠泥石、角閃石、銳鈦礦、鐵礦物和非晶質(zhì)等；石英型粘土的物相組成：主礦物為石英，石英含量占95％以上，銳鈦礦1～3％，少量礦物有蒙脫石、絹云母、長石和非晶質(zhì)等；高嶺石加絹云母型粘土的物相組成：主礦物為高嶺石，含量80～0％，絹云母含量10～20％。少量礦物有蒙脫石、銳鈦礦、長石、鐵礦物和非晶質(zhì)等。